案例簡介

電力電子與電能解決方案領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)yway Plus公司面臨一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：需將Altair熱管理仿真結(jié)果與羅姆公司（Rohm Co. Ltd）碳化硅（SiC）逆變器的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對標(biāo)驗(yàn)證。該項(xiàng)目旨在通過Myway自主采集的物理測試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評估Altair仿真解決方案的精確性。結(jié)果顯示，Altair^? PSIM?與Altair^? SimLab^?為復(fù)雜逆變器系統(tǒng)開發(fā)提供了高效的熱管理解決方案。采用Altair方案，企業(yè)能夠在設(shè)計(jì)初期識(shí)別過熱等潛在問題，從而顯著縮短設(shè)計(jì)周期、提升產(chǎn)品安全性，并預(yù)防后續(xù)制造環(huán)節(jié)的問題。

Altair的 PSIM-SimLab 一體化工作流可顯著提升仿真精度，助力企業(yè)打造集高性能、低成本、短周期與高安全性于一體的最優(yōu)逆變器設(shè)計(jì)方案。此外，該解決方案部署便捷、操作直觀，無論是電力電子工程師還是熱分析工程師皆可輕松駕馭。

—— Myway公司系統(tǒng)部門總監(jiān)

山岸寬（Kan Yamagishi）

關(guān)于客戶

Myway Plus公司總部位于日本神奈川縣橫濱市，是電力電子與電能解決方案領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。公司專注于電機(jī)評估、電力電子及能源管理系統(tǒng)三大核心領(lǐng)域，為各行業(yè)提供創(chuàng)新環(huán)保的技術(shù)解決方案。通過定制化的硬件與軟件集成方案，Myway助力客戶實(shí)現(xiàn)更高效、更可持續(xù)的運(yùn)營模式。作為Altair在日本的長期戰(zhàn)略合作伙伴，Myway持續(xù)突破可再生能源電力應(yīng)用的技術(shù)邊界。

面臨的挑戰(zhàn)

Myway面臨一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：需將Altair熱管理仿真結(jié)果與羅姆公司（Rohm Co. Ltd）碳化硅（SiC）逆變器的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對標(biāo)驗(yàn)證。該項(xiàng)目旨在通過Myway自主采集的物理測試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評估Altair仿真解決方案的精確性。

作為電動(dòng)汽車充電與能源管理的核心部件，逆變器的熱管理性能直接關(guān)乎系統(tǒng)安全。若散熱設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能導(dǎo)致熱失控等嚴(yán)重問題，進(jìn)而危及車輛關(guān)鍵組件、電池組及整體安全性。

要實(shí)現(xiàn)有效的熱管理，必須攻克兩大技術(shù)難點(diǎn)：

? 損耗功率精準(zhǔn)計(jì)算：建立與溫度相關(guān)的功率模塊熱損耗模型。

? 散熱路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)：針對逆變器復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃氣流組織與導(dǎo)熱路徑。

若Altair解決方案能成功突破這些技術(shù)瓶頸——即仿真數(shù)據(jù)與物理測試高度吻合——Myway即可確認(rèn)其精確性。這將推動(dòng)該解決方案集成至Myway新一代逆變器開發(fā)體系，從而在設(shè)計(jì)初期規(guī)避過度設(shè)計(jì)帶來的成本浪費(fèi)，并有效預(yù)防系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)。

Altair解決方案

Altair工程師采用Altair^? HyperWorks^?先進(jìn)的熱管理與電力電子仿真解決方案，對羅姆SiC逆變器模型進(jìn)行分析。該方法包括建立逆變器系統(tǒng)的高保真模型，運(yùn)行詳細(xì)仿真，并將結(jié)果與物理數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

具體而言，團(tuán)隊(duì)使用Altair^? SimLab^?和Altair^? PSIM?計(jì)算逆變器內(nèi)部的功率損耗和溫度分布。該工作流程解決了SiC模塊的散熱問題，以及基于環(huán)境溫度的熱量變化問題——這些因素使得熱行為預(yù)測變得困難。（圖1）

圖 1 SimLab-PSIM協(xié)同仿真工作流

（逆變器內(nèi)部功率損耗與溫度分布計(jì)算）

Altair 的雙向工作流程通過以下方式解決問題：

• PSIM計(jì)算SiC模塊的散熱，考慮元件溫度因素。
• SimLab根據(jù)PSIM計(jì)算的散熱量，模擬氣流、熱傳遞和溫度分布。

為進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，Myway工程師在散熱器上靠近SiC模塊的位置安裝了熱電偶，并測量溫升（圖2）。采用完整的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）分析來捕捉散熱器周圍的氣流和共軛熱傳遞。

圖2：基于20℃環(huán)境溫度的散熱器溫升測量

（配置三組熱電偶監(jiān)測點(diǎn)）

由于準(zhǔn)確的功率損耗未知，工程師使用PSIM進(jìn)行仿真并提取器件的實(shí)際損耗，本案例中考慮的頻率為40kHz，電壓為800V。首次迭代假設(shè)外殼溫度為60℃。PSIM計(jì)算的散熱量輸入到SimLab中以預(yù)測溫度分布。這個(gè)迭代過程確保了仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果高度吻合。

關(guān)鍵結(jié)果

Altair HyperWorks高精度熱管理解決方案為Myway提供了逆變器功率損耗與溫度分布的精準(zhǔn)計(jì)算。通過PSIM-SimLab協(xié)同仿真流程，仿真結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)高度吻合，為縮短研發(fā)周期提供了關(guān)鍵洞見。

相較于傳統(tǒng)方法——粗略的熱損耗估算導(dǎo)致溫度預(yù)測偏差，進(jìn)而引發(fā)過度設(shè)計(jì)或熱失效風(fēng)險(xiǎn)——Myway證實(shí) Altair 解決方案具有卓越的準(zhǔn)確性，既能避免昂貴的過度設(shè)計(jì)，又能減少逆變器設(shè)計(jì)周期中的物理樣機(jī)需求。

結(jié)論明確：PSIM與SimLab為復(fù)雜逆變器系統(tǒng)開發(fā)提供了高效的熱管理解決方案。采用Altair方案，企業(yè)能夠在設(shè)計(jì)初期識(shí)別過熱等潛在問題，從而顯著縮短設(shè)計(jì)周期、提升產(chǎn)品安全性，并預(yù)防后續(xù)制造環(huán)節(jié)的問題。

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關(guān)于 Altair 澳汰爾

Altair（納斯達(dá)克股票代碼：ALTR）是計(jì)算科學(xué)和智能領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者之一，在仿真、高性能計(jì)算 (HPC) 和人工智能等領(lǐng)域提供軟件和云解決方案。Altair 能使跨越廣泛行業(yè)的企業(yè)們在連接的世界中更高效地競爭，并創(chuàng)造更可持續(xù)的未來。

公司總部位于美國密歇根州，服務(wù)于16000多家全球企業(yè)，應(yīng)用行業(yè)包括汽車、消費(fèi)電子、航空航天、能源、機(jī)車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。

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